化學實驗研究

化學實驗研究鮑正榮2013年2023/1/152一、化學實驗研究的步驟

化學實驗問題的確定

化學實驗設(shè)計實驗實施和條件控制化學實驗觀察與記錄化學實驗結(jié)果的處理2023/1/1531、化學實驗問題的形成和確定課題形成和確定課題是中學化學實驗研究的首要環(huán)節(jié)。能不能找到適當?shù)暮谜n題，是研究工作取得成效的先決條件之一。2、制訂研究計劃好的研究計劃可以合理地分配可利用的時間、設(shè)備和人力，使得對課題的研究有序地展開和實現(xiàn)，避免盲目性和減少忙亂現(xiàn)象，是研究過程中的重要環(huán)節(jié)之一。3、開展研究工作在研究過程中，通過不斷對實驗事實資料的整理與分析，查閱、研究相關(guān)文獻資料，不斷完善研究方案。2023/1/1544、復(fù)核、驗證初步結(jié)果通過進一步的實踐檢驗、證明、發(fā)展和完善假說。5、整合、表述研究結(jié)果大體上分為以下三個階段：2023/1/155（一）怎樣選擇與確定實驗課題1、實驗課題的來源課題來源于問題，問題是科學探索的出發(fā)點，是形成中學化學實驗研究課題的素材。結(jié)合當前課程改革背景，具體表述為以下幾方面：（1）課程改革中需要解決的問題如：在中學化學實驗中如何滲透科學方法的問題，如何在中學化學實驗中包含現(xiàn)代化學的實驗方法；如何使化學實驗更具有探究性，使學生在化學實驗探究中獲得化學知識與技能。例：如何通過實驗使學生建立“平衡”、“可逆反應(yīng)”的概念。2023/1/156（2）與日常生產(chǎn)、生活緊密聯(lián)系的化學問題與現(xiàn)象如非金屬材料的電鍍問題、葉脈書簽等（3）教學實踐是實驗課題的一大來源教學需要與實驗現(xiàn)狀的矛盾、實驗結(jié)果與理論預(yù)期的矛盾、不同實驗方案之間的差異等，都可以形成問題。（4）資料、文獻的分析與研究經(jīng)常廣泛地收集、閱讀有關(guān)文獻資料，也常會從中發(fā)現(xiàn)問題、受到啟發(fā)。2023/1/1572、問題成為課題要求（1）新穎是前人沒有解決或者沒有很好地解決的問題，或是研究者對問題解決的新設(shè)想等。（2）有價值能夠滿足中學化學實驗教學的需要，對改進和推動中學化實驗教學具有積極意義。（3）可靠要有可靠的科學理論依據(jù)或者事實根據(jù)，且在研究的設(shè)備、材料、經(jīng)費、時間以及研究者的水平、能力、經(jīng)驗等方面具備必要的條件。（4）可推廣性2023/1/1583、實驗課題的確定一般過程為：問題篩選→歷史和現(xiàn)實背景考察→提出課題→意義和可行性論證→確定課題。注意：研究課題不宜過大，題目越具體、明確，越易出成果；課題要準確、完整、清晰、具體，緊緊圍繞主要問題。

2023/1/159（二）制定實驗研究方案的環(huán)節(jié)1、搜集信息包含前人已有的相關(guān)課題方案，新方案的特征，以及期望達到的目標等。2、方案的初步制定3、方案的實施4、方案的不斷修改與完善5、成果的展現(xiàn)確定成果表現(xiàn)形式，如：研究報告、論文、專利、評論、問題討論等。2023/1/1510

所謂化學實驗問題是指作為化學實驗主體的學生，在某個給定的化學實驗中的當前狀態(tài)與所要達到的目標狀態(tài)之間存在的差距。

化學實驗問題的確定

是否酸都能使紫色石蕊試液變紅？

鎂能與食鹽水溶液反應(yīng)嗎？在煤爐上灑少量的水為什么煤爐的火焰會更旺？鋅跟硝酸銅溶液反應(yīng)與鋅跟硫酸銅溶液反應(yīng)的現(xiàn)象相同嗎？制備氧氣哪一種方法更清潔簡便快捷？2023/1/1511

化學實驗研究的過程階段Ⅰ：實驗的準備階段階段Ⅱ：實驗的實施階段階段Ⅲ：實驗結(jié)果的處理階段化學實驗過程結(jié)構(gòu)關(guān)系圖2023/1/1512

階段Ⅰ：實驗準備階段1化學實驗課題：是為了實現(xiàn)某個特定的化學實驗?zāi)康乃枰芯亢徒鉀Q的一個或一組化學實驗問題?；瘜W實驗問題，是指化學實驗主體在某個給定的化學實驗中的當前狀態(tài)與所要達到的目標狀態(tài)之間存在的差距?；瘜W實驗問題應(yīng)具“有探究價值（重點討論）”。2化學實驗設(shè)計2023/1/1513

化學實驗設(shè)計的類型化學實驗設(shè)計是指在實施化學實驗之前，依據(jù)一定的實驗?zāi)康暮鸵?，運用有關(guān)的化學知識和技能，對實驗的儀器、裝置、步驟和方法等在頭腦中所進行的一種規(guī)劃根據(jù)實驗在化學教學認識過程中的作用根據(jù)化學實驗的工具根據(jù)化學實驗的內(nèi)容啟發(fā)性（或探索性）實驗設(shè)計驗證性實驗設(shè)計運用性實驗設(shè)計化學實驗儀器、裝置和藥品的改進或代替化學實驗方法的改進物質(zhì)的制備（或合成）實驗設(shè)計物質(zhì)的分離與提純實驗設(shè)計物質(zhì)的表征實驗設(shè)計2023/1/1514目的性原則科學性原則可行性原則安全性原則綠色性原則簡約性原則生活化、家庭化、趣味性原則化學實驗研究的原則2023/1/1515目的性原則學習目標規(guī)定了科學實驗學習的范圍、深度和作用，也規(guī)定了學習的內(nèi)容，實驗教學設(shè)計必須依據(jù)學習目標，為目標服務(wù)，不能一味的拔高和降低實驗要求。2023/1/1516科學性原則1.知識上不能出現(xiàn)科學性錯誤例如：鋁箔隔離試管制備甲烷（鋁跟氫氧化鈉反應(yīng)有氫氣放出）。2023/1/15172.過程方法原理更加科學合理例如：白磷在誰中燃燒實驗2023/1/1518可行性原則學生的知識基礎(chǔ)、智力發(fā)展程度，實驗技能、思維方式方法，學校的實驗條件，教師的素質(zhì)等等，都是實驗成功的保證，只有這些條件都具備或基本具備之后，實驗才能達到預(yù)期的目的。如果實驗不切實際，要求過高，其中部分條件難以滿足，這樣的實驗設(shè)計應(yīng)視為不可行，得重新修改設(shè)計，使其符合實際情況；2023/1/1519安全性原則科學實驗所用到的條件及用品中不可避免地存在著許多不安全因素，如用電、用火，易燃、易爆、有毒、有害、強腐蝕性的試劑或?qū)嶒灝a(chǎn)物，細菌，病毒等，但是參與實驗的是青少年學生，老師必須無條件地保護學生的人生安全。所以在實驗設(shè)計時，絕不能掉以輕心，必須把安全作為第一要素加以重點防范；2023/1/1520綠色化清潔化原則現(xiàn)在國際上普遍推行實驗綠色化，盡量避免使用有毒有害的風險試劑，化學反應(yīng)要求盡可能少的中間環(huán)節(jié)和副產(chǎn)品。也應(yīng)大量使用微型實驗，即在微型儀器或裝置里進行科學實驗，這不僅會節(jié)約實驗用品，降低成本，更重要的是可以大大的降低污染和實驗廢棄物的處理費用，它是實驗清潔化綠色化的輔助手段之一。2023/1/1521簡（約）便性直觀性原則儀器簡單、操作方便，在不違背科學性和保證實驗順利進行的前提下，盡量使儀器和裝置簡單化；演示實驗還要求現(xiàn)象明顯，直觀，可見度適中，不能使試驗現(xiàn)象過分強烈，如光線太耀眼聲音太大而造成學生的恐懼等等

2023/1/1522生活化、家庭化、趣味性原則科學教學實驗教學是為培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)服務(wù)的，它也應(yīng)該取材與生活、生產(chǎn)，使實驗盡量作到生活化，家庭化，以便學生在課堂之外或回到家里也能進行實驗。實驗設(shè)計還應(yīng)盡量注意其趣味性，以激發(fā)學生的學習興趣。

2023/1/1523（三）化學實驗研究的方法1.條件（控制）摸索法化學反應(yīng)的進行是有條件的，化學實驗研究也必須凸顯某種實驗條件，控制其它實驗條件，強化實驗效果。例如：加熱、降溫、加壓、減壓、改變濃度、酸度以及反應(yīng)物用量，通電、光照、使用催化劑等。2023/1/15242.嫁接法把別的實驗中成功或優(yōu)越的部分與所研究的實驗對接。2023/1/15253.移植法把別的實驗中成功或優(yōu)越的方法整體借用或套用在另一實驗中。如氨的噴泉整體移植到氯化氫，也可以實現(xiàn)噴泉。2023/1/15264.組合法2023/1/15275、替換法2023/1/15286.化學實驗設(shè)計(1).實驗課題(2).實驗?zāi)康?3).實驗原理（4）.實驗用品（藥品、儀器、裝置設(shè)備）及規(guī)格（5）.實驗裝置圖、實驗步驟和操作方法（6）.注意事項（7）.實驗現(xiàn)象及結(jié)果處理（8）.實驗討論及交流2023/1/1529實驗原理2023/1/1530實驗課題2023/1/1531實驗?zāi)康?023/1/1532實驗用品實驗用品（藥品、儀器、裝置設(shè)備）及規(guī)格2023/1/1533實驗裝置圖、2023/1/1534實驗步驟和操作方法2023/1/1535.注意事項2023/1/1536.實驗現(xiàn)象及結(jié)果處理2023/1/1537實驗討論及交流總結(jié)性、概括性、結(jié)論性或展望性的討論?？隙ǔ晒Φ姆椒ㄟ^程和結(jié)果，提出還有待研究的地方。2023/1/1538階段Ⅱ：實驗的實施階段1實驗條件的控制2實驗觀察3實驗記錄

階段Ⅲ：實驗結(jié)果的處理階段1化學用語化2表格化3線圖化

2023/1/1539化學實驗教學的基本理論1化學實驗探究教學模式化學實驗探究教學的指導(dǎo)思想化學實驗探究教學的兩種模式化學實驗探究教學的教學策略2023/1/15402化學實驗探究教學模式化學實驗探究教學的指導(dǎo)思想⑴以實驗為基礎(chǔ)⑵強調(diào)學生的主動性⑶強調(diào)教學的探究性⑷強調(diào)知識與技能的掌握、過程與方法的學習、情感態(tài)度與價值觀的形成在實驗探究過程的統(tǒng)一2023/1/1541創(chuàng)設(shè)情境明確問題收集事實科學抽象得出結(jié)論交流與應(yīng)用化學實驗探究教學模式Ι2023/1/1542科學抽象

科學抽象是指在人的思維中，排除認識對象的非本質(zhì)屬性，抽取其共同的本質(zhì)屬性的一種科學方法?？茖W抽象的進行，需要運用比較、分類、歸納和概括等邏輯方法?？煞譃楸碚餍猿橄蠛驮硇猿橄髢煞N類型。

表征性抽象是在一定的實驗事實的基礎(chǔ)上，對物質(zhì)及其變化的特征和規(guī)律性所進行的一種科學抽象。原理性抽象是根據(jù)一定的實驗事實，在表征性抽象的基礎(chǔ)上，對物質(zhì)的本質(zhì)及其變化規(guī)律所進行的一種深層抽象。它同表征性抽象不同，是在原子結(jié)構(gòu)、元素周期律和分子結(jié)構(gòu)的水平上，對物質(zhì)的本質(zhì)及其變化規(guī)律的認識表征性抽象例子：由鹽酸、硫酸、磷酸等能使石蕊試紙變紅，進行科學抽象，得出酸能使紫色石蕊試紙變紅。原理性抽象例子：鹽酸能與金屬、金屬氧化物、堿等物質(zhì)反應(yīng)，得出氫離子是鹽酸性質(zhì)的根本結(jié)構(gòu)原因。

2023/1/1543化學實驗探究教學模式Ⅱ創(chuàng)設(shè)情境明確問題提出假說驗證假說得出結(jié)論交流與應(yīng)用2023/1/1544化學實驗探究教學的教學策略

(1)通過具體事例,使學生認識實驗探究對于化學科學研究和化學學習的重要性。(2)采用多種形式和手段,為學生創(chuàng)設(shè)生動活潑的實驗探究教學情景。(3)緊密結(jié)合教學內(nèi)容特點，引導(dǎo)學生在實驗探究中學，學實驗探究方法。2023/1/1545化學實驗及其教學改革1化學實驗改革化學教學內(nèi)容改革化學實驗設(shè)計改革化學實驗陳述方式改革2化學實驗教學改革1、關(guān)于“以實驗為基礎(chǔ)”中“實驗”的含義2、關(guān)于對化學實驗技能訓(xùn)練的認識問題3、關(guān)于演示實驗和學生實驗的分類問題4、關(guān)于驗證性實驗問題5、關(guān)于實驗的過程與結(jié)果的關(guān)系問題6、關(guān)于化學實驗研究方法的問題2023/1/1546化學實驗改革化學教學內(nèi)容改革：化學實驗的生活化化學實驗的趣味化選取學生身邊的化學物質(zhì)作為實驗藥品選取生活和社會中的化學現(xiàn)象作為實驗內(nèi)容選取與化學有關(guān)的社會為題作為實驗內(nèi)容趣味實驗家庭小實驗結(jié)合相關(guān)案例討論2023/1/1547化學實驗設(shè)計改革原料的綠色化以可再生資源為原料選用無毒無害原料化學反應(yīng)的綠色化“原子經(jīng)濟性”反應(yīng)提高反應(yīng)的選擇性產(chǎn)物的綠色化催化劑的綠色化無毒無害催化劑溶劑的綠色化無毒無害溶劑化學實驗的探究式（略）化學實驗的綠色化：

A化學實驗的綠色化設(shè)計

B微型化學實驗

C化學實驗的清潔化2023/1/1548B微型化學實驗微型化學實驗100%的原子利用率，是綠色化學設(shè)